AT397162B

AT397162B - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING ELECTRICAL PERFORMANCE

Info

Publication number: AT397162B
Application number: AT107190A
Authority: AT
Inventors: Ewald Ing Edl; Elmar Dipl Ing Dr Woschnagg
Original assignee: Elin Energieversorgung
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1994-02-25
Also published as: DE4115418A1; CH682519A5; ATA107190A

Description

AT397162BAT397162B

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Messung elektrischer Leistung, wobei die Eingangsspannung bzw. der Eingangsstrom über einen Spannungseingangs- bzw. über einen Stromeingangsschutz geführt sind, und wobei die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom über einen Spannungsausgangs- bzw. über einen Stromausgangsschutz geführt sind.The invention relates to a circuit arrangement for measuring electrical power, the input voltage or the input current being conducted via a voltage input or a current input protection, and the output voltage or the output current being conducted via a voltage output or a current output protection.

Leistungsmessungen werden üblicherweise mit Wattmetern, beispielsweise aber auch mit Temperatur-Sensoren durchgeführt Bei Verwendung dieser temperaturempfindlichen Sensoren wird die Temperaturdifferenz zweier Heizwiderstände, welche proportional der Verlustleistung ist, gemessen. Nachteilig ist, daß die Sensoren nur mit großem technischen Aufwand kalibrierbar sind.Power measurements are usually carried out with wattmeters, but also with temperature sensors, for example. When using these temperature-sensitive sensors, the temperature difference between two heating resistors, which is proportional to the power loss, is measured. The disadvantage is that the sensors can only be calibrated with great technical effort.

Standard-Wattmeter arbeiten mit integrierender Pulsweitenmodulation und weisen an den Eingängen Spannungs- und Stromwandler auf. Analoge Meßgrößen werden nach Umformung eines digitalen Abtastwertes über einen DAC ausgegeben. Diese Geräte funktionieren nach der 2- oder 3-Wattmetermethode.Standard wattmeters work with integrated pulse width modulation and have voltage and current transformers at the inputs. Analog measured variables are output via a DAC after conversion of a digital sample. These devices work according to the 2 or 3 watt meter method.

Ein Nachteil solcher Meßgeräte besteht in der relativ langen Einschwingzeit von etwa einer Sekunde. Zudem schränken die Spannungs- und Stromwandler den Frequenzbereich auf etwa 10 Hz bis 2 kHz ein und reduzieren die Meßgenauigkeit. Die Fehlergröße beträgt etwa 1 % bei 2 kHz; bei höheren Frequenzen sinkt die Meßgenauigkeit rapide ab.A disadvantage of such measuring devices is the relatively long settling time of about one second. In addition, the voltage and current transformers restrict the frequency range to approximately 10 Hz to 2 kHz and reduce the measuring accuracy. The error size is about 1% at 2 kHz; at higher frequencies, the measuring accuracy drops rapidly.

Weiters ist nachteilig, daß nur etwa 2,5 Werte pro Sekunde ausgegeben werden, so daß sich ein treppenförmig ansteigender asynchroner Analogwert ergibt.A further disadvantage is that only about 2.5 values are output per second, so that an asynchronous analog value that increases in steps results.

Als weiterer großer Nachteil sei erwähnt, daß über bestimmte Zeiträume nur in Form von Mittelwerten Auskunft gegeben wird.Another major disadvantage is that information is only provided in the form of averages over certain periods.

Die DE-OS 31 33 019 befaßt sich mit einem Leistungsmeßgerät, das einen widerstandsmäßig angekoppelten Laststrom sowie Spannungssignale in eine digitale Impulsfolge umwandelt, deren Frequenz proportional zur momentan gezogenen Leistung ist. Dabei kann die Umwandlung der Impulsfolgenfrequenz in ein Anzeigesignal durch optische Kopplung an eine mikrocomputergesteuerte Anzeige oder an eine Prozeßsteuerung durchgeführt werden. Bei der vorgeschlagenen Schaltung wird ein Summierverstärker verwendet, um zum Ausgangssignal eines Multiplizierkreises ein Offsetsignal konstanter Größe einer Spannungsquelle zu addieren, wodurch sich der Arbeitspunkt der nachfolgenden Schaltung verschiebt und die Messung einer Dreiphasenleistung in herkömmlicher Zweiwattmeter-Methode ermöglicht wird. Obwohl in der DE-OS 31 33 019 auf die im Vergleich zu Analoggeräten raschere Ansprechzeit verwiesen wird, handelt es sich jedoch nicht um ein Echtzeit-LeistungsmeßgeräLDE-OS 31 33 019 is concerned with a power meter that converts a load current coupled with resistance and voltage signals into a digital pulse train, the frequency of which is proportional to the power currently being drawn. The pulse sequence frequency can be converted into a display signal by optical coupling to a microcomputer-controlled display or to a process control. In the proposed circuit, a summing amplifier is used to add an offset signal of a constant size from a voltage source to the output signal of a multiplying circuit, as a result of which the operating point of the subsequent circuit is shifted and the measurement of a three-phase power is made possible in the conventional two-wattmeter method. Although reference is made in DE-OS 31 33 019 to the faster response time compared to analog devices, it is not a real-time power meter

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Meßgerät zu schaffen, mit welchem die Nachteile der bekannten Geräte vermieden werden.The object of the invention is therefore to provide a measuring device with which the disadvantages of the known devices are avoided.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung einem Spannungseingangs-Modul zugeführt und in diesem zur weiteren Verarbeitung aufbereitet wird und über ein Controller-Interface und über eine Mutterplatine einem Analogmultiplizierer zugeführt ist, und daß der Eingangsstrom einem Eingangsstrom-Modul zugeführt und in diesem zur weiteren Verarbeitung aufbereitet wird und über das Controller-Interface und über die Mutterplatine dem Analogmultiplizierer zugeführt ist, und daß die Mutterplatine über eine Steuerungs- und Zählerplatine und über eine Summierverstärkerplatine sowie über einen Analog-/Frequenzausgang des Multiplikators mit einer Momentanleistungs-ausgangs-Buchse und einer Summenmomentanleistungsausgangs-Buchse verbunden istThe object is achieved by the invention. This is characterized in that the input voltage is fed to a voltage input module and processed in it for further processing and is fed to an analog multiplier via a controller interface and a motherboard, and in that the input current is fed to an input current module and in it for further processing Processing is processed and is fed to the analog multiplier via the controller interface and via the mother board, and that the mother board via a control and counter board and via a summing amplifier board and via an analog / frequency output of the multiplier with an instantaneous power output socket and one Total instantaneous power output socket is connected

Das integrationslose Meßverfahren mittels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß damit Spannungs-, Strom- und Leistungspendelungen augenblickswertrichtig angezeigt werden.The integration-free measuring method by means of the circuit arrangement according to the invention has the advantage that voltage, current and power fluctuations are displayed correctly at the moment.

Vorteilhaft ist weiters, daß - zusätzlich zur Momentanwertanzeige - der gesamte Kurvenverlauf zu jedem Zeitpunkt mit einem Aufzeichnungsgerät, also einem Digitalspeicheroszilloskop oder einem Transientenrekorder, aufgezeichnet werden kann.It is also advantageous that - in addition to the instantaneous value display - the entire curve profile can be recorded at any time using a recording device, that is to say a digital storage oscilloscope or a transient recorder.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind im Spannungseingangs-Modul und im Stromeingangs-Modul Isolierverstärker vorgesehen sind.In one embodiment of the invention, isolation amplifiers are provided in the voltage input module and in the current input module.

Da die Eingangspotentialtrennung nicht mit Spannungs- und Stromwandlem, sondern mit Isolierver-stärken erfolgt, und die Multiplizier- und Summierverstärkerschaltung ohne kapazitive Ankopplung arbeitet, ist die Messung von Gleich-, Wechsel- und Mischstromleistung innerhalb eines großen Frequenzbereiches gewährleistet, wobei die hohe Meßgenauigkeit erhalten bleibt.Since the input potential separation does not take place with voltage and current transformers, but with isolating amplifiers, and the multiplier and summing amplifier circuit works without capacitive coupling, the measurement of direct, alternating and mixed current power is guaranteed within a large frequency range, while maintaining the high measuring accuracy remains.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß eine Mikroprozessoreinheit über die Steuerungs- und Zähleiplatine mit dem Analogmultiplizierer verbunden ist.A further development of the invention is that a microprocessor unit is connected to the analog multiplier via the control and counting circuit board.

Mit dem Mikroprozessor wird der Mittelwert der Einzel- oder Gesamtleistung errechnet. Diese Leistungsund Energiewerte werden in einem CMOS-Speicher abgelegt und können nach Abschluß der Messungen auf einem Drucker mit seriellem Interface für Dokumentationszwecke ausgegeben werden.The average value of the individual or total output is calculated with the microprocessor. These power and energy values are stored in a CMOS memory and can be output on a printer with a serial interface for documentation purposes after the measurements have been completed.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Controller-Interface mit einer Tastatur für Spannungs- und Strombereichseinstellung, sowie mit einer Segmentanzeige verbunden ist, und daß der Analogmultiplizierer mit einem Bar-Graph-Board und einer Tastatur für Bar-Graph-Steuerung, sowie mit Schutz- und Aussteuerungs-Kontrolleinheiten für Spannung, für Strom und für Leistung verbunden ist.A special embodiment of the invention provides that the controller interface is connected to a keyboard for voltage and current range setting and to a segment display, and that the analog multiplier is connected to a bar graph board and a keyboard for bar graph control. as well as with protection and modulation control units for voltage, for current and for power.

Damit wird vielseitige Anwendbarkeit eines Meßgerätes mit der erfindungsgemäßen Schaltung nochmals vergrößert.This further increases the versatility of a measuring device with the circuit according to the invention.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Mikroprozessoreinheit mit einer LCD-Anzeigeplatine und -2-In a development of the invention, the microprocessor unit with an LCD display board and

AT397162B einer Tastatur verbunden.AT397162B connected to a keyboard.

Damit ist es möglich, die Integrationszeiten, die Primärübersetzungen für Strom und Spannung und die Meßart - also Einzelmessung oder kontinuierliche Messung - frei zu wählen. Der Mikroprozessor errechnet anhand der Skalierungsfaktoren die Leistungs- und Energiewerte und bringt sie auf dem LCD-Display zur Anzeige. Es werden gleichzeitig sowohl der Einzelwert als auch der Summenwert angezeigt.This makes it possible to freely choose the integration times, the primary translations for current and voltage and the type of measurement - i.e. individual measurement or continuous measurement. The microprocessor uses the scaling factors to calculate the power and energy values and displays them on the LCD display. Both the individual value and the total value are displayed at the same time.

In einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Erweiterung für mehrere Spannungseingangs-Kanäle und mehrere Stromeingangskanäle vorgesehen.In an additional embodiment of the invention, an extension for a plurality of voltage input channels and a plurality of current input channels is provided.

Damit können auch in mehrphasigen unsymmetrischen Systemen Leistungsmessungen problemlos und mit voller Anzeigegenauigkeit durchgeführt werden.This enables performance measurements to be carried out easily and with full display accuracy even in multi-phase asymmetrical systems.

An Hand eines Ausführungsbeispieles soll nun die Erfindung näher erläutert werden, wobei zwecks übersichtlicher Darstellung die Form von Blockschaltbildern gewählt wurde. Dabei zeigen Fig. 1 ein Spannungseingangs-Modul, Fig. 2 ein Stromeingangs-Modul, Fig. 3 einen Analogmultiplizierer, Fig. 4 einen Leistungsmesser für einen Eingangskanal, und Fig. 5 einen Leistungsmesser für drei Eingangskanäle.The invention will now be explained in more detail on the basis of an exemplary embodiment, the form of block diagrams being selected for the purpose of clear presentation. 1 shows a voltage input module, FIG. 2 shows a current input module, FIG. 3 shows an analog multiplier, FIG. 4 shows a power meter for one input channel, and FIG. 5 shows a power meter for three input channels.

Das in Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellte Spannungseingangs-Modul (1) ist im Detail aus den im folgenden angeführten Komponenten aufgebaut: (2) Spannungseingangs-Buchse (3) Spannungsteiler (4) Verstärker (5) Isolierverstärker (6) Filter (7) Phasenkompensation (8) Spannungsausgangs-Buchse (9) Relaisansteuerung (10) BCD-Dezimaldekoder (11) Verbindungsleitung (12) Relaisboard (13) VerbindungsleitungThe voltage input module (1) shown in FIG. 1 as a block diagram is constructed in detail from the components listed below: (2) voltage input socket (3) voltage divider (4) amplifier (5) isolation amplifier (6) filter (7) Phase compensation (8) Voltage output socket (9) Relay control (10) BCD decimal decoder (11) Connection line (12) Relay board (13) Connection line

Das in Fig. 2 als Blockschaltbild dargestellte Stromeingangs-Modul (21) ist im Detail aus den im folgenden angeführten Komponenten aufgebaut: (22) Süomeingangs-Buchse (23) Shunt-Netzwerk (24) Verstärker (25) Isolierverstärker (26) Filter (27) Phasenkompensation (28) Stromausgangs-Buchse (29) Relaisansteuerung (30) BCD-Dezimaldekoder (31) Verbindungsleitung (32) Veibindungsleitung (33) Verbindungsleitung (34) Verbindungsleitung (35) RelaisboardThe current input module (21) shown in FIG. 2 as a block diagram is constructed in detail from the components listed below: (22) South input socket (23) Shunt network (24) Amplifier (25) Isolation amplifier (26) Filter ( 27) Phase compensation (28) Current output socket (29) Relay control (30) BCD decimal decoder (31) Connection line (32) Connection line (33) Connection line (34) Connection line (35) Relay board

Der in Fig. 3 als Blockschaltbild dargestellte Analogmultiplizierer (41) ist im Detail aus den im folgenden angeführten Komponenten aufgebaut: (42) Stromeingang (43) Spannungseingang (46) Verstärker (Av = V2) (47) Verbindungsleitung (48) Schutz- u. Aussteuerungs-Kontrolleinheit für Strom (49) Verbindungsleitung zum Bar-Graph-Board (50) Multiplizierer (51) Verbindungsleitung (52) Verstärker (Av =-1/5) (53) Verbindungsleitung (54) Analogausgang des Multiplikators -3-The analog multiplier (41) shown in FIG. 3 as a block diagram is constructed in detail from the components listed below: (42) current input (43) voltage input (46) amplifier (Av = V2) (47) connecting line (48) protection and . Level control unit for current (49) Connection line to the bar graph board (50) Multiplier (51) Connection line (52) Amplifier (Av = -1 / 5) (53) Connection line (54) Analog output of the multiplier -3-

AT 397162 B (55) Spannungs/Frequenz-Konverter (50 kHz/V, fg = 200 kHz) (56) Frequenzausgang des Multiplikators (57) Verbindungsleitung (58) Schutz- u. Aussteuerungs-Kontrolleinheit für Leistung (59) Verbindungsleitung zum Bar-Graph-Board (60) Verbindungsleitung (61) Schutz- und Aussteuerungs-Kontrolleinheit für Spannung (62) Verbindungsleitung zum Bar-Graph-Board (63) Verbindungsleitung zur Steuerungs- und Zählerplatine (64) Verstärker (Ay = V2)AT 397162 B (55) voltage / frequency converter (50 kHz / V, fg = 200 kHz) (56) frequency output of the multiplier (57) connecting line (58) protection and Control unit for power (59) Connection line to the bar graph board (60) Connection line (61) Protection and control unit for voltage (62) Connection line to the bar graph board (63) Connection line to the control and counter board ( 64) amplifier (Ay = V2)

Ein auf der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung basierendes Gerät zur Messung elektrischer Leistung ist zweckmäßigerweise modular aufgebaut. Die Leistungmessung erfolgt auf der Basis des analogen Meßverfahrens mittels eines logarithmischen Multiplizierers, welchem die beiden Eingangsgrößen Spannung und Strom zugeführt werden. Der hierbei verwendete Analogmultiplizierer besteht aus den Funktionsgruppen Log-Verstärker, Summierverstärker und Antilog-Verstärker.A device for measuring electrical power based on the circuit arrangement according to the invention is expediently of modular construction. The power measurement is carried out on the basis of the analog measuring method by means of a logarithmic multiplier, to which the two input variables voltage and current are fed. The analog multiplier used here consists of the function groups log amplifier, summing amplifier and antilog amplifier.

Die Arbeitsweise des Log-Verstärkers beruht auf dem logarithmischen Zusammenhang zwischen Spannung und Strom eines Halbleiters, der in Form eines Transistors in den Gegenkopplungskreis eines Operationsverstärkers geschaltet ist. Mittels unlinearer Gegenkopplung folgt der Ausgang des Operationsverstärkers dem Logarithmus der Eingangsspannung. Die Übertragungsfunktion ist aber auch temperaturabhängig. Der der Log- und der Antilog-Verstärker gleiches thermisches Verhalten - jedoch mit entgegengesetzter Polarität -aufweisen, wird diese Temperaturdrift bis zu einem vemachlässigbar kleinen Restwert vollständig kompensiert. Durch Summierung der Ausgangswerte der beiden Log-Verstärker für Strom und Spannung, und anschließender Antilogbildung steht das Produkt der Eingangsgröße verzögerungsfrei am Ausgang des Multiplizierers zur Verfügung.The operation of the log amplifier is based on the logarithmic relationship between voltage and current of a semiconductor, which is connected in the form of a transistor in the negative feedback circuit of an operational amplifier. The output of the operational amplifier follows the logarithm of the input voltage by means of non-linear negative feedback. The transfer function is also temperature-dependent. Since the Log and the Antilog amplifiers have the same thermal behavior - but with opposite polarity - this temperature drift is completely compensated for up to a negligibly small residual value. By summing the output values of the two log amplifiers for current and voltage, and then forming an anti-log, the product of the input variable is available without delay at the output of the multiplier.

Da die Eingangspotentialtrennung nicht mit Spannungs- und Stromwandlem, sondern mit Isolierver-stärkem erfolgt, und die mit Multiplizier- und Summierverstärkerschaltung ohne kapazitive Ankopplung arbeitet, ist eine exakte Messung von Gleich-, Wechsel- und Mischstromleistung innerhalb eines großen Frequenzbereiches gewährleistetSince the input potential separation is not carried out with voltage and current transformers, but with isolating amplifiers, and which works with multiplier and summing amplifier circuits without capacitive coupling, an exact measurement of direct, alternating and mixed current power is guaranteed within a large frequency range

In Fig. 4 ist, in Form eines Blockschaltbildes, ein kompletter Präzisions-Momentanwert-Leistungsmesser (71), ohne Zusatzeinrichtungen, für einen Eingangskanal dargestellt wobei der Leistungsmesser (71) aus den im folgenden angeführten Komponenten aufgebaut ist (72) Spannungseingangs-Buchse (73) Stromeingangs-Buchse (75) Spannungseingangs-Modul (76) Controller-Interface (77) Spannungsausgangs-Buchse (79) Stromeingangs-Modul (80) Stromausgangs-Buchse (81) Mutterplatine (82) Analogmultiplizierer (83) Steuerungs- und Zählerplatine (84) Summierverstärkerplatine (85) Analog-Frequenzausgang des Multiplikators (86) Momentanleistungsausgangs-Buchse (87) Summenmomentanleistungsausgangs-Buchse (88) Mikroprozessoreinheit4 shows, in the form of a block diagram, a complete precision instantaneous power meter (71), without additional devices, for an input channel, the power meter (71) being constructed from the components listed below (72). 73) Current input socket (75) Voltage input module (76) Controller interface (77) Voltage output socket (79) Current input module (80) Current output socket (81) Mother board (82) Analog multiplier (83) Control and counter board (84) summing amplifier board (85) analog frequency output of the multiplier (86) instantaneous power output socket (87) total instantaneous power output socket (88) microprocessor unit

Bei dem in Fig. 4 dargestellten, nach der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung konzipierten Leistungsmesser wird die Eingangsspannung über die Spannungseingangs-Buchsen (72) dem Spannungseingangs-Modul (75) zugeführt, wo sie auf einen potentialgetrennten Nennpegel von 5 Volt transformiert und über das Controller-Interface (76) sowohl an die Spannungsausgangs-Buchse (77) als auch über die Mutterplatine (81) in den Analogmultiplizierer (41) weitergeleitet wird. Die Potentialtrennung erfolgt im Eingangskreis mittels 3-Port-Isolierverstärker.In the power meter shown in FIG. 4, designed according to the circuit arrangement according to the invention, the input voltage is fed via the voltage input sockets (72) to the voltage input module (75), where it is transformed to a potential-separated nominal level of 5 volts and via the controller interface (76) is passed on both to the voltage output socket (77) and via the motherboard (81) in the analog multiplier (41). Electrical isolation is carried out in the input circuit using a 3-port isolation amplifier.

Der Eingangsstrom wird über die Stromeingangs-Buchsen (73) dem Stromeingangs-Modul (79) zugeführt, wird dort ebenfalls potentialgetrennt, auf den Spannungsnormwert von 5 Volt verstärkt und anschließend, auf dem gleichen Signalweg wie die Eingangsspannung, die an die Stromausgangs-Buchse (80) und zum Analogmultiplizierer (82) weitergeleitet.The input current is fed to the current input module (79) via the current input sockets (73), is also electrically isolated there, amplified to the standard voltage value of 5 volts and then, on the same signal path as the input voltage, which is connected to the current output socket ( 80) and forwarded to the analog multiplier (82).

An der Spannungsausgangs-Buchse (77) und der Stromausgangs-Buchse (80) steht die Kurvenform (das ist der Momentanwert) oder der Betrag (das ist die effektivwertäquivalente Gleichspannung) der Spannung und -4-At the voltage output socket (77) and the current output socket (80) there is a curve (that is the instantaneous value) or the amount (that is the effective value equivalent direct voltage) of the voltage and -4-

AT397162B des Stromes, und zwar jeweils um schaltbar, für Analysezwecke zur Verfügung.AT397162B of the current, each switchable, available for analysis purposes.

Der Analogmultiplizierer (82) bildet nach vorhergehender Verstärkung um den Faktor (V2) das momentane Produkt der beiden Eingangsgrößen. Die Momentanleistung eines Kanales ist somit proportional der Ausgangsspannung des Multiplizierers mal der Leistungskonstante (CP). Die Anpassung der Leistungspegel wird so vorgenommen, daß sich die Leistungskonstante aus dem Produkt des jeweiligen Spannungs- und Stromausgangsbereiches ergibt. Sie wird an jedem Eingangskanal über ein sechsstelliges 7-Segmentdisplay angezeigt. Die Anzeigesteuerung übernimmt das Controller-Interface (76). Für die Übernahme in den Mikroprozessor muß das Analog-Ausgangssignal zuvor digitalisiert werden. Diese Aufgabe führt ein Spannungs-/Frequenzkonverter durch, dessen Frequenzimpulsänderung ein Abbild der Momentanleistung darstellt. Beide Signale sind über die Mutterplatine (81) mit dem Analog/Digital-Auswertemodul, bestehend aus der Steuerungs- und Zählerplatine (83), der Summierverstärkerplatine (84) und der Mikroprozessoreinheit (88) verbunden.After previous amplification by the factor (V2), the analog multiplier (82) forms the current product of the two input variables. The instantaneous power of a channel is therefore proportional to the output voltage of the multiplier times the power constant (CP). The power levels are adjusted so that the power constant results from the product of the respective voltage and current output range. It is shown on each input channel on a six-digit 7-segment display. The display interface is controlled by the controller interface (76). For the transfer into the microprocessor, the analog output signal must first be digitized. This task is carried out by a voltage / frequency converter, whose frequency pulse change represents an image of the instantaneous power. Both signals are connected via the mother board (81) to the analog / digital evaluation module, consisting of the control and counter board (83), the summing amplifier board (84) and the microprocessor unit (88).

Die Generierung der Summenmomentanleistung erfolgt durch die verzögerungslose Summierung der Multiplikator-Ausgangsspannungen im Summierverstärker. Der Analogsummierer besteht aus einem Operationsverstärker in invertierender Beschaltung mit drei Eingängen. Unter der Voraussetzung, daß die Widerstandswerte aller Widerstände gleich groß sind, folgt die Ausgangsspannung unmittelbar der Summe der Eingangsspannungen. Nach der Pufferung und Entkopplung im Analog-/Frequenzausgang des Multiplikators (85) gelangen die Einzelleistungen auf die Momentanleistungsausgangs-Buchsen (86), und die Gesamtleistung auf die Summenmomentanleistungsausgangs-Buchse (87). Die Einzelleistungsausgänge können wahlweise auch auf Frequenzimpulsausgabe geschaltet werden.The total instantaneous power is generated by the instantaneous summation of the multiplier output voltages in the summing amplifier. The analog summer consists of an operational amplifier in inverting circuitry with three inputs. Provided that the resistance values of all resistors are the same, the output voltage follows directly the sum of the input voltages. After buffering and decoupling in the analog / frequency output of the multiplier (85), the individual powers go to the instantaneous power output sockets (86) and the total power to the total instantaneous power output socket (87). The individual power outputs can optionally also be switched to frequency pulse output.

Die Mikroprozessoreinheit (88) dient dazu, den Mittelwert der Einzel- oder Gesamtleistung über frei wählbare Integrationszeiten zu errechnen. Weiters ist auch die Ausgabe der Energiewerte möglich. Die Messung beruht darauf, daß die, der Momentanleistung proportionalen, Frequenzimpulse für die Dauer der Integrationszeit in einen, für jeden Kanal getrennt vorhandenen, 32-Bit-Zähler der Steuerungs- und Zählerplatine (83) aufsummiert werden. Nach Ablauf der Torzeit liest der Mikroprozessor die Zählerstände ein, errechnet anhand der Skalierungsfaktoren die Leistungs- und Energiewerte und bringt sie auf einem 4zeiligen LCD-Display zur Anzeige. Diese Leistungs- und Energiewerte werden in einem CMOS-Speicher abgelegt und werden nach Abschluß der Messungen auf einem Drucker mit seriellem Interface für Dokumentationszwecke ausgegeben.The microprocessor unit (88) is used to calculate the mean value of the individual or total power over freely selectable integration times. The output of energy values is also possible. The measurement is based on the fact that the frequency pulses, which are proportional to the instantaneous power, are summed for the duration of the integration time into a 32-bit counter of the control and counter board (83), which is available separately for each channel. After the gate time has elapsed, the microprocessor reads the meter readings, calculates the power and energy values based on the scaling factors and displays them on a 4-line LCD display. These power and energy values are stored in a CMOS memory and, after the measurements have been completed, are output on a printer with a serial interface for documentation purposes.

In Fig. 5 ist, in Form eines Blockschaltbildes, ein kompletter Präzisions-Momentanwert-Leistungsmesser . (101), mit Zusatzeinrichtungen, für drei Eingangskanäle dargestellt, wobei der Leistungsmesser (101) aus den im folgenden angeführten Komponenten aufgebaut ist: (102) Spannungseingangs-Buchse für Kanal (1) (103) Stromeingangs-Buchse für Kanal (1) (104) Spannungseingangs-Schutz (105) Spannungseingangs-Modul (106) Controller-Interface (107) Spannungsausgangsschutz (108) Spannungsausgangs-Buchse (109) Folientastatur für Spannungs- und Strombereichseinstellung (110) 6-Digit 7-Segmentanzeige (111) Stromeingangsschutz (112) Stromeingangs-Modul (113) Stromausgangsschutz (114) Stromausgangs-Buchse (115) Mutterplatine (116) Analogmultiplizierer (117) Schutz- und Aussteuerungs-Kontrolleinheit für Spannung (118) Schutz- und Aussteuerungs-Kontrolleinheit für Strom (119) Schutz- und Aussteuerungs-Kontrolleinheit für Leistung (120) Bar-Graph-Board (121) Folientastatur für Bar-Graph-Steuerung (122) Spannungseingangs-Buchse für Kanal (2) (123) Stromeingangs-Buchse für Kanal (2) (124) Spannungseingangs-Buchse für Kanal (3) (125) Stromeingangs-Buchse für Kanal (3) (126) Netzanspeisung (127) Steuerungs- und Zählerplatine (128) Summierverstärkerplatine (129) Analog-/Fiequenzausgang des Multiplikators (130) Momentanleistungsausgangs-Buchse für Kanal (1) bis (3) -5-5, in the form of a block diagram, is a complete precision instantaneous power meter. (101), with additional devices, shown for three input channels, the power meter (101) being constructed from the components listed below: (102) voltage input socket for channel (1) (103) current input socket for channel (1) ( 104) Voltage input protection (105) Voltage input module (106) Controller interface (107) Voltage output protection (108) Voltage output socket (109) Membrane keyboard for voltage and current range setting (110) 6-digit 7-segment display (111) Current input protection ( 112) Current input module (113) Current output protection (114) Current output socket (115) Mother board (116) Analog multiplier (117) Protection and modulation control unit for voltage (118) Protection and modulation control unit for current (119) Protection and level control unit for power (120) bar graph board (121) membrane keyboard for bar graph control (122) voltage input socket for channel (2) (123) current input socket for channel (2) (124) tension Input input socket for channel (3) (125) Power input socket for channel (3) (126) Mains supply (127) Control and counter board (128) Summing amplifier board (129) Analog / frequency output of the multiplier (130) Instantaneous power output socket for Channel (1) to (3) -5-

Claims

AT 397 162 B (131) total instantaneous power output socket (132) analog-digital converter (133) microprocessor unit (134) LCD display board (135) membrane keyboard for microprocessor control. The power meter shown in FIG. 5, based on the circuit arrangement according to the invention, is modular design and can be equipped with up to three channels, which are interchangeable. In this version for three input channels, a total of three 4-quadrant analog multipliers - one per channel - are used. In this way, the instantaneous powers of the individual strands of a three-phase network were recorded simultaneously. After summation of the instantaneous values, the total active power at the output can be displayed without integration and thus in real time in the three-phase power measurement, in 2-watt meter method or in 3-watt meter method. 1. Circuit arrangement for measuring electrical power, the input voltage or the input current being conducted via a voltage input or a current input protection, and the output voltage or the output current being conducted via a voltage output or a current output protection, characterized that the input voltage is fed to a voltage input module (1,105) and processed in this for further processing and and via a controller interface (76,106) and a motherboard (81,115) is fed to an analog multiplier (41,116), and that the input current is one Input current module (21, 112) is supplied and processed in this for further processing and is supplied to the analog multiplier (41, 116) via the controller interface (76, 106) and via the mother board (81, 115), and that the mother board (81, 115) is supplied via a Control and counter board (83, 127) and via e a summing amplifier board (84, 128) and an analog / frequency output (85, 129) of the multiplier is connected to an instantaneous power output socket (86, 130) and a total instantaneous power output socket (87, 131). (Figs. 4 and 5)

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in the voltage input module (1) and in the current input module (21) isolation amplifier (5,25) are provided. (Figs. 1 and 2)

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a microprocessor unit (133) via the control and counter board (127) is connected to the analog multiplier (117). (Fig. 5)

4. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the controller interface (106) with a keyboard (109) for voltage and current range setting, and with a segment display (110) is connected, and that the analog multiplier ( 116) with a bar graph board (120) and a keyboard (121) for bar graph control, as well as with protection and modulation control units for voltage (117), for current (118) and for power ( 119) is connected. (Fig. 5)

5. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the microprocessor unit (133) with an LCD display board (134) and a keyboard (135) is connected. (Fig. 5)

6. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that an extension for a plurality of voltage input channels (102,122,124) and current input channels (103,123,125) is provided. (Fig. 5) With 3 sheets of drawings -6-